DE102013212586A1

DE102013212586A1 - Electric machine with disc rotor

Info

Publication number: DE102013212586A1
Application number: DE102013212586.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Braun; Holger Rapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Statoreinheit (3) für eine Transversalflussmaschine (1) mit einem Rückschlussbereich mit in einer inneren Statorzahnreihe (33) und einer dazu konzentrischen äußeren Statorzahnreihe (32) angeordneten hervorstehenden Statorzähnen (31), wobei die Statorzähne (31) so ausgebildet sind, dass die Statorpole mindestens einer der Statorzahnreihen (32, 33) ungleichmäßig voneinander beabstandet sind.The invention relates to a stator unit (3) for a transverse flux machine (1) with a yoke region with protruding stator teeth (31) arranged in an inner row of stator teeth (33) and a concentric outer row of stator teeth (32), the stator teeth (31) being designed in this way that the stator poles of at least one of the rows of stator teeth (32, 33) are unevenly spaced from one another.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere Transversalflussmaschinen, mit einem mit Permanentmagneten versehenen Scheibenrotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zum Reduzieren von Eigenschwingungs- und Geräuschentwicklungen in elektrischen Maschinen.The present invention relates to electrical machines, in particular transversal flux machines, with a disk rotor provided with permanent magnets. In particular, the present invention relates to measures for reducing intrinsic vibration and noise in electrical machines.

Stand der TechnikState of the art

Als Transversalflussmaschinen ausgebildete elektrische Maschinen zeichnen sich durch eine hohe Leistungsdichte bei einem vergleichsweise geringen Gewicht aus. Electric machines designed as transversal flux machines are characterized by a high power density with a comparatively low weight.

Beispielsweise ist aus der Druckschrift WO 2009/115247 A1 eine Transversalflussmaschine mit einem Scheibenrotor bekannt. In eine Rotorscheibe des Scheibenrotors sind in konstantem Abstand von einer Drehachse Permanentmagnete eingebettet, die in Umfangsrichtung magnetisiert sind. Benachbarte Permanentmagnete sind zueinander entgegengesetzt magnetisiert, so dass die einander zugewandten Pole zweier benachbarter Permanentmagnete jeweils gleichartig sind. Die Feldlinien zwischen diesen gleichartigen Polen werden damit so überlagert, dass ein sich in axialer und radialer Richtung von dem Polzwischenraum ausbreitendes Rotormagnetfeld erzeugt wird. For example, from the document WO 2009/115247 A1 a transverse flux machine with a disc rotor known. In a rotor disk of the disk rotor permanent magnets are embedded at a constant distance from a rotation axis, which are magnetized in the circumferential direction. Adjacent permanent magnets are magnetized opposite to each other, so that the mutually facing poles of two adjacent permanent magnets are each similar. The field lines between these similar poles are thus superimposed so that a rotor magnetic field propagating in the axial and radial directions from the pole gap is generated.

Der Scheibenrotor wird axial zwischen zwei Statoreinheiten angeordnet, die jeweils eine konzentrisch um eine Motorachse verlaufende Statorwicklung aufweisen. Zu jeder der Statorwicklungen radial nach innen und außen versetzt weist jede der Statoreinheiten sich in Umfangsrichtung erstreckende und in Richtung des Scheibenrotors hervorstehende innere und äußere Statorzähne auf. Die äußeren und inneren Statorzähne weisen den jeweils gleichen Winkelabstand zueinander auf, der dem Abstand von zwei einander benachbarten Permanentmagneten im Scheibenrotor entspricht. Weiterhin sind die äußeren und inneren Statorzähne jeder der Statoreinheiten in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet. The disk rotor is arranged axially between two stator units, each having a concentric about a motor axis extending stator winding. To each of the stator windings offset radially inwardly and outwardly, each of the stator units has circumferentially extending and projecting toward the disk rotor inner and outer stator teeth. The outer and inner stator teeth each have the same angular distance from each other, which corresponds to the distance of two adjacent permanent magnets in the disk rotor. Furthermore, the outer and inner stator teeth of each of the stator units are circumferentially offset from each other.

Bei der Bestromung der Statorwicklung einer Statoreinheit mit einem Gleichstrom werden alle äußeren und alle inneren Statorzähne gleichartig magnetisiert. Die Bestromung der jeweiligen Statorwicklung erfolgt entsprechend der Rotorlage des Scheibenrotors. Die Frequenz des an die Statorwicklungen angelegten pulsierenden Statorstroms entspricht dabei der mit der Polpaarzahl multiplizierten Drehzahl des Scheibenrotors. Da sich in Umfangsrichtung stets ein innerer und ein äußerer Statorzahn abwechseln, kommt es über den Umfang hinweg betrachtet zu einer Folge von wechselweise angeordneten magnetischen Nord- und Südpolen. Auf die Magnetpole des Scheibenrotors wirkt nun in Richtung des in Umfangsrichtung am nächsten gelegenen Magnetpols der Statoreinheiten mit entgegengesetzter Magnetisierung eine Kraft. So kann ein von der Rotorposition sowie vom Betrag und Vorzeichen des Statorstroms abhängiges Drehmoment erzeugt werden.When the stator winding of a stator unit is energized with a direct current, all external and all internal stator teeth are magnetized identically. The energization of the respective stator winding takes place in accordance with the rotor position of the disk rotor. The frequency of the pulsating stator current applied to the stator windings corresponds to the speed of the disk rotor multiplied by the number of pole pairs. Since an inner and an outer stator tooth always alternate in the circumferential direction, a sequence of mutually arranged magnetic north and south poles occurs over the circumference. The magnet poles of the disc rotor now have a force acting in the direction of the magnetic pole of the stator units with opposite magnetization which is closest to the circumference. Thus, a dependent on the rotor position and the magnitude and sign of the stator current torque can be generated.

Bei dieser Betriebsweise entstehen neben den drehmomentbildenden pulsierenden Kräften in Umfangsrichtung, die den Scheibenrotor antreiben, auch erhebliche Kräfte in axialer Richtung auf die Statorzähne und die Permanentmagnete des Scheibenrotors. Diese pulsierenden axialen Kräfte können insbesondere in den Statoreinheiten Biegeschwingungen erzeugen. Entspricht die Frequenz dieser Schwingungen, die üblicherweise der mit der doppelten Polpaarzahl multiplizierten Drehzahl der elektrischen Maschine entspricht, einer mechanischen Resonanzfrequenz der Statoreinheiten bzw. des Scheibenrotors, so kommt es üblicherweise zu einer erheblichen Geräuschentwicklung.In this mode of operation, in addition to the torque-forming pulsating forces in the circumferential direction, which drive the disk rotor, considerable forces also occur in the axial direction on the stator teeth and the permanent magnets of the disk rotor. These pulsating axial forces can produce bending oscillations, in particular in the stator units. If the frequency of these oscillations, which usually corresponds to the rotational speed of the electric machine multiplied by twice the number of pole pairs, corresponds to a mechanical resonance frequency of the stator units or of the disk rotor, a considerable noise development usually occurs.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine, insbesondere eine Transversalflussmaschine mit Scheibenrotor, zur Verfügung zu stellen, bei der die Entstehung von Eigenschwingungen und Betriebsgeräuschen reduziert bzw. vermieden werden kann.It is an object of the present invention to provide an electric machine, in particular a transverse flux machine with disc rotor, in which the generation of natural oscillations and operating noise can be reduced or avoided.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch die Statoreinheit für eine Transversalflussmaschine gemäß Anspruch 1 sowie durch den Scheibenrotor und die Transversalflussmaschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the stator unit for a transverse flux machine according to claim 1 and by the disc rotor and the transverse flux machine according to the independent claims.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Statoreinheit für eine Transversalflussmaschine mit einem Rückschlussbereich mit in einer inneren und einer dazu konzentrischen äußeren Statorzahnreihe angeordneten hervorstehenden Statorzähnen vorgesehen, wobei die Statorzähne so ausgebildet sind, dass die Statorpole mindestens einer der Statorzahnreihen ungleichmäßig voneinander beabstandet sind. According to a first aspect, there is provided a stator unit for a transversal flux machine having a return area with protruding stator teeth disposed in an inner and a concentric outer row of stator teeth, wherein the stator teeth are formed such that the stator poles of at least one of the rows of stator teeth are unequally spaced from each other.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Scheibenrotor für eine Transversalflussmaschine mit einer Rotorscheibe, in der tangential polarisierte Permanentmagnete angeordnet sind, vorgesehen. Gleichartige Magnetpole sind gegeneinander gerichtet, wobei die Rotorscheibe Rotorpole ausbildet, die ungleichmäßig voneinander beabstandet sind. According to a further aspect, a disk rotor for a transverse flux machine with a rotor disk, in which tangentially polarized permanent magnets are arranged, is provided. Similar magnetic poles are directed against each other, with the rotor disk forming rotor poles which are unevenly spaced from each other.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Transversalflussmaschine mit einer oder zwei der obigen Statoreinheiten und dem obigen Scheibenrotor vorgesehen, wobei die Statorzahnreihen koaxial zu dem Scheibenrotor angeordnet sind. According to another aspect, there is provided a transverse flux machine having one or two of the above stator units and the above disk rotor, wherein the stator teeth rows are arranged coaxially with the disk rotor.

Eine Idee der obigen Transversalflussmaschine bzw. der Statoreinheit und des Scheibenrotors besteht darin, durch Variation der Geometrie der Anordnung der Permanentmagnete in dem Scheibenrotor und/oder der Geometrie der Anordnung der Statorzähne an den Statoreinheiten die bei herkömmlicher Ausbildung einheitlichen und zueinander zeitlich synchronen Kraftverläufe an den einzelnen Statorzähnen bzw. den einzelnen Permanentmagneten des Rotors voneinander verschieden und/oder zeitlich zueinander versetzt auftreten zulassen. Dadurch werden die Pulsationen der axialen Kräfte verzerrt und deren Maxima im Vergleich zu einer herkömmlichen Transversalflussmaschine abgeschwächt. Zudem wird eine einheitliche Schwingungsanregung der Statorelemente an allen Statorzähnen bzw. des Rotors an allen Permanentmagneten vermieden, wodurch dem Auftreten von Resonanzen entgegen gewirkt wird. Weiterhin wird der Oberwellenanteil der axialen Kräfte derart verändert, dass sich dessen Energieanteil über einen größeren Frequenzbereich verteilt. Auf diese Weise kann eine Anregung von Maschinenkomponenten bei einer Frequenz, die zu erheblichen Geräuschentwicklungen führt, vermieden werden.An idea of the above transversal flux machine or the stator unit and the disc rotor is, by varying the geometry of the arrangement of the permanent magnets in the disc rotor and / or the geometry of the arrangement of the stator teeth on the stator units in the conventional training uniform and mutually temporally synchronous force curves at the allow individual stator teeth or the individual permanent magnets of the rotor from each other and / or offset from each other in time. As a result, the pulsations of the axial forces are distorted and their maxima are weakened compared to a conventional transverse flux machine. In addition, a uniform vibration excitation of the stator is avoided on all stator teeth and the rotor on all permanent magnets, whereby the occurrence of resonances is counteracted. Furthermore, the harmonic content of the axial forces is changed so that its energy content is distributed over a wider frequency range. In this way, excitation of machine components at a frequency that leads to significant noise levels can be avoided.

Weiterhin können für die Statoreinheit die Breiten von mindestens zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen in der inneren, der äußeren oder in beiden Statorzahnreihen variieren.Furthermore, for the stator unit, the widths of at least two circumferentially adjacent stator teeth in the inner, the outer or in both Statorzahnreihen vary.

Es kann vorgesehen sein, dass für die Statoreinheit die Abstände zwischen mindestens zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen in der inneren, der äußeren oder in beiden Statorzahnreihen variieren.It can be provided that for the stator unit, the distances between at least two circumferentially adjacent stator teeth in the inner, the outer or in both Statorzahnreihen vary.

Weiterhin können für die Statoreinheit die Querschnittsgeometrien von benachbarten Statorzähnen in der inneren, der äußeren oder in beiden Statorzahnreihen variiert sein.Furthermore, for the stator unit, the cross-sectional geometries of adjacent stator teeth in the inner, the outer or in both Statorzahnreihen be varied.

Weiterhin kann für den Scheibenrotor die tangentiale Länge von zwei benachbarten Permanentmagneten variieren.Furthermore, for the disk rotor, the tangential length of two adjacent permanent magnets may vary.

Gemäß einer Ausführungsform können für den Scheibenrotor die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Permanentmagneten variieren. According to one embodiment, for the disc rotor, the distances between each two adjacent permanent magnets vary.

Es kann vorgesehen sein, dass für den Scheibenrotor in einem oder mehreren der Zwischenräume zwischen jeweils zwei benachbarten Permanentmagneten Flussleitelemente so angeordnet sind, dass sich unterschiedliche Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Rotorpolen ergeben.It can be provided that for the disk rotor in one or more of the spaces between each two adjacent permanent magnets flux guide elements are arranged so that there are different distances between each two adjacent rotor poles.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1a und b Querschnittsdarstellungen einer Transversalflussmaschine mit einem Scheibenrotor mit variabler Permanentmagnetgeometrie; und 1a and b cross-sectional views of a transversal flux machine with a disc rotor with variable permanent magnet geometry; and

2 eine Querschnittsdarstellung einer Transversalflussmaschine mit variabler Statorzahngeometrie. 2 a cross-sectional view of a transversal flux machine with variable Statorzahngeometrie.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Die 1a und 1b zeigen Querschnittsdarstellungen einer herkömmlichen Transversalflussmaschine 1 mit einem Scheibenrotor 2. Die Transversalflussmaschine 1 umfasst zwei Statoreinheiten 3, zwischen denen der Scheibenrotor 2 drehbeweglich um eine Drehachse angeordnet ist. The 1a and 1b show cross-sectional views of a conventional transversal flux machine 1 with a disc rotor 2 , The transverse flux machine 1 includes two stator units 3 between which the disc rotor 2 is arranged rotatably about a rotation axis.

Der Scheibenrotor 2 ist aus einem magnetisch und elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet, wie beispielsweise aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff oder dergleichen, und enthält eingebettete Permanentmagnete 4. Die Permanentmagnete 4 sind in Umfangsrichtung R voneinander beabstandet angeordnet. Die Polarisierung der Permanentmagnete 4 ist in Umfangsrichtung ausgerichtet, wobei die Polarisierungen von jeweils zwei benachbarten der Permanentmagnete 4 zueinander entgegengesetzt sind, so dass gleichartige Magnetpole jeweils einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die einander gegenüberliegend angeordneten Magnetpole der Permanentmagnete 4 bilden ein resultierendes Magnetfeld aus, das sich von dem Bereich zwischen jeweils zwei Magnetpolen der Permanentmagnete 4 in radialer und axialer Richtung erstreckt. The disc rotor 2 is formed of a magnetically and electrically non-conductive material, such as a carbon fiber composite material or the like, and contains embedded permanent magnets 4 , The permanent magnets 4 are arranged in the circumferential direction R spaced from each other. The polarization of the permanent magnets 4 is aligned in the circumferential direction, wherein the polarizations of each two adjacent of the permanent magnets 4 are opposite to each other, so that similar magnetic poles are arranged opposite each other. The mutually oppositely arranged magnetic poles of the permanent magnets 4 form a resultant magnetic field, which is different from the area between each two magnetic poles of the permanent magnets 4 extends in the radial and axial directions.

Die Statoreinheiten 3 sind einander gegenüberliegend angeordnet, wobei der Scheibenrotor 2 frei drehbeweglich so zwischen den Statoreinheiten 3 angeordnet ist, dass die durch die Permanentmagnete 4 ausgebildeten Rotorpole zwischen Statorzähnen 31 der Statoreinheiten 3 verlaufen. Die Statorzähne 31 sind an einem Statorkörper 35 aus magnetisch leitfähigem Material angebracht bzw. einstückig mit diesem ausgebildet. Die Statorzähne 31 sind jeweils von dem Statorkörper 35 hervorstehend, d. h. als Vorsprünge, ausgebildet. Jede der Statoreinheiten 3 weist jeweils eine sich in Umfangsrichtung erstreckende (radial) innere Reihe 33 und eine (radial) äußere Reihe 32 von Statorzähnen 31 auf. Zwischen den inneren Reihen 33 und den äußeren Reihen 32 von Statorzähnen 31 jeder der Statoreinheiten 3 ist eine Statorwicklung 34 vorgesehen, die konzentrisch um die Drehachse des Scheibenrotors 2 angeordnet ist. The stator units 3 are arranged opposite each other, wherein the disc rotor 2 freely rotatable so between the stator units 3 is arranged that through the permanent magnets 4 trained rotor poles between stator teeth 31 the stator units 3 run. The stator teeth 31 are on a stator body 35 made of magnetically conductive material attached or integrally formed therewith. The stator teeth 31 are each from the stator body 35 protruding, ie formed as projections. Each of the stator units 3 each has a circumferentially extending (radially) inner row 33 and a (radially) outer row 32 of stator teeth 31 on. Between the inner rows 33 and the outer rows 32 of stator teeth 31 each of the stator units 3 is a stator winding 34 provided concentrically about the axis of rotation of the disc rotor 2 is arranged.

Wie in 1a dargestellt ist, sind die Statorzähne 31 der äußeren Statorzahnreihe 32 und die Statorzähne 31 der inneren Statorzahnreihe 33 jeder der Statoreinheiten 3 in Umfangsrichtung angeordnet. Weiterhin sind die Statorzähne 31 der äußeren Statorzahnreihen 32 der beiden Statoreinheiten 3 und die Statorzähne 31 der inneren Statorzahnreihen 33 der Statoreinheiten 3 in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet. Dadurch ergibt sich bezüglich jeder Statoreinheit 3 bei einer Bestromung der jeweiligen Statorwicklung 34 eine erste magnetische Polarisierung der Statorzähne 31 der äußeren Statorzahnreihe 32 und eine zweite entgegengesetzte magnetische Polarisierung der Statorzähne 31 der inneren Statorzahnreihe 33. Man erkennt, dass für die einander gegenüberliegenden Statoreinheiten 3 jedem der Statorzähne 31 eine entsprechende Vertiefung zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 31 der jeweils in axialer Richtung gegenüberliegenden Statoreinheit 3 gegenüberliegt.As in 1a is shown, are the stator teeth 31 the outer stator teeth row 32 and the stator teeth 31 the inner stator teeth row 33 each of the stator units 3 arranged in the circumferential direction. Furthermore, the stator teeth 31 the outer stator tooth rows 32 the two stator units 3 and the stator teeth 31 the inner stator tooth rows 33 the stator units 3 offset from each other in the circumferential direction. This results in respect of each stator unit 3 at a current supply to the respective stator winding 34 a first magnetic polarization of the stator teeth 31 the outer stator teeth row 32 and a second opposite magnetic polarization of the stator teeth 31 the inner stator teeth row 33 , It can be seen that for the opposing stator units 3 each of the stator teeth 31 a corresponding depression between two adjacent stator teeth 31 each in the axial direction opposite stator 3 opposite.

Die Feldlinien im Luftspalt, die sich aus der Überlagerung der von den Permanentmagneten 4 im Scheibenrotor 2 und von den Statorwicklungen 34 in den Statoreinheiten 3 erzeugten Magnetfelder ergeben und die die Bildung des Motormoments verursachen, verlaufen im Wesentlichen in axialer bzw. leicht geneigt zur axialen Richtung, also quer zur Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete 4.The field lines in the air gap, resulting from the superposition of the permanent magnets 4 in the disc rotor 2 and from the stator windings 34 in the stator units 3 produced magnetic fields and cause the formation of the engine torque, extend substantially in the axial or slightly inclined to the axial direction, ie transverse to the magnetization direction of the permanent magnets 4 ,

Die Bestromungen der Statorwicklungen 34 der gegenüberliegenden Statoreinheiten 3 sind stets zueinander entgegengesetzt vorgesehen. Da in Umfangsrichtung stets ein Statorzahn 31 der inneren Statorzahnreihe 33 und ein Statorzahn 31 der äußeren Statorzahnreihe 32 wechselweise angeordnet sind, kommt es in der Umfangsrichtung zu einer abwechselnden Aneinanderreihung von magnetischen Nord- und Südpolen. Die durch die Permanentmagnete 4 des Scheibenrotors 2 ausgebildeten Magnetpole werden nun in Umfangsrichtung zu dem am nächsten gelegenen magnetischen Pol der Statorzähne 31 gezogen, der eine jeweils entgegengesetzte Polarisierung aufweist. Somit kann ein von der Rotorposition sowie von dem Vorzeichen und Betrag des Stroms durch die Statorwicklungen 34 abhängiges Drehmoment erzeugt werden.The energization of the stator windings 34 the opposite stator units 3 are always provided opposite to each other. Since in the circumferential direction always a stator tooth 31 the inner stator teeth row 33 and a stator tooth 31 the outer stator teeth row 32 are arranged alternately, it comes in the circumferential direction to an alternating juxtaposition of magnetic north and south poles. The through the permanent magnets 4 the disc rotor 2 formed magnetic poles are now in the circumferential direction to the nearest magnetic pole of the stator teeth 31 pulled, which has a respective opposite polarization. Thus, one of the rotor position as well as the sign and magnitude of the current through the stator windings 34 dependent torque can be generated.

Wie in 1a dargestellt ist, variieren die tangentialen Längen der Permanentmagnete 4 in Umfangsrichtung. Durch die einander zugewandten gleichartigen Magnetpole werden sich in radialer und axialer Richtung erstreckende Rotormagnetpole ausgebildet, die einen variierenden Abstand zueinander aufweisen. As in 1a is shown, the tangential lengths of the permanent magnets vary 4 in the circumferential direction. By facing each other like magnetic poles extending in the radial and axial direction rotor magnetic poles are formed, which have a varying distance from each other.

Allgemein können Rotormagnetpole mit variierendem Abstand durch eine oder eine Kombination der folgenden Maßnahmen erreicht werden:

– Variation der tangentialen Länge von zwei benachbarten Permanentmagneten 4;
– Variation der Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Permanentmagneten 4; und
– Anbringen von Flussleitelementen in einem oder mehreren der Zwischenräume zwischen jeweils zwei benachbarten Permanentmagneten 4, so dass die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Rotorpolen unterschiedlich sind.

In general, variable length rotor magnetic poles can be achieved by one or a combination of the following measures:

Variation of the tangential length of two adjacent permanent magnets 4 ;
- Variation of the distances between each two adjacent permanent magnets 4 ; and
- Attaching flux-guiding elements in one or more of the spaces between each two adjacent permanent magnets 4 , so that the distances between each two adjacent rotor poles are different.

In 2 ist eine Querschnittsdarstellung einer Transversalflussmaschine 1 gezeigt, bei der die Statorzähne 31 eine variierende Geometrie, unterschiedliche tangentiale Breiten in Umfangsrichtung und unterschiedliche Abstände in Umfangsrichtung zueinander aufweisen. Dadurch werden Statorpole ausgebildet, die einen variierenden Abstand zueinander aufweisen. Die unterschiedlich beabstandeten Statorpole können unabhängig davon vorgesehen werden, ob der Scheibenrotor 2 ebenfalls mit unterschiedlich beabstandeten Rotorpolen ausgebildet ist oder nicht. Allgemein können die Statorpole mit variierendem Abstand durch eine oder eine Kombination der folgenden Maßnahmen erreicht werden:

– Variation der in Umfangsrichtung gemessenen Breite von mindestens zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen 31 in der inneren, der äußeren oder in beiden Statorzahnreihen 32, 33;
– Variation der Abstände zwischen mindestens zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen 31 in der inneren, der äußeren oder in beiden Statorzahnreihen 32, 33; und
– Variation der Querschnittsgeometrien von benachbarten Statorzähnen 31 in der inneren, der äußeren oder in beiden Statorzahnreihen 32, 33.

In 2 is a cross-sectional view of a transverse flux machine 1 shown at the stator teeth 31 have a varying geometry, different tangential widths in the circumferential direction and different distances in the circumferential direction to each other. As a result, stator poles are formed, which have a varying distance from one another. The differently spaced stator poles may be provided regardless of whether the disc rotor 2 is also formed with differently spaced rotor poles or not. Generally, the stator poles may be achieved with varying spacing by one or a combination of the following measures:

Variation of the circumferentially measured width of at least two circumferentially adjacent stator teeth 31 in the inner, the outer or in both Statorzahnreihen 32 . 33 ;
- Variation of the distances between at least two circumferentially adjacent stator teeth 31 in the inner, the outer or in both Statorzahnreihen 32 . 33 ; and
- Variation of cross-sectional geometries of adjacent stator teeth 31 in the inner, the outer or in both Statorzahnreihen 32 . 33 ,

Die obigen Maßnahmen können sowohl für die Statorzähne 31 einer der Statoreinheiten 3 als auch für die Statorzähne 31 beider Statoreinheiten 3 angewandt werden. Ziel ist es, das sich zwischen den Statorzähnen 31 ausbildende Statormagnetfeld entlang der Umfangsrichtung mit variierenden Magnetfeldausprägungen vorzusehen, um in Bewegungsrichtung der Permanentmagnete 4 bei einem sich drehenden Scheibenrotor 2 einen Verlauf der resultierenden axialen Kräfte zu erreichen, der von Statorzahn zu Statorzahn und damit auch von Rotorpol zu Rotorpol variiert, um so die zur Schwinganregung bereitstehende Anregungsenergie über einen großen Frequenzbereich zu verteilen. Dadurch können Schwinganregungen bei bestimmten Frequenzen, wie beispielsweise bei Resonanzfrequenzen der Statoreinheiten 3 bzw. des Scheibenrotors 2, verringert bzw. vermieden werden.The above measures can be used both for the stator teeth 31 one of the stator units 3 as well as for the stator teeth 31 both stator units 3 be applied. The goal is to get that between the stator teeth 31 Forming stator magnetic field along the circumferential direction with varying magnetic field characteristics to provide in the direction of movement of the permanent magnets 4 with a rotating disc rotor 2 to achieve a course of the resulting axial forces, which varies from stator tooth to stator tooth and thus also from rotor pole to rotor pole, so as to distribute the excitation energy ready for oscillation excitation over a large frequency range. As a result, vibrational excitations at certain frequencies, such as resonant frequencies of the stator units 3 or the disc rotor 2 , reduced or avoided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009/115247 A1 [0003] WO 2009/115247 A1 [0003]

Claims

Statoreinheit (3) für eine Transversalflussmaschine (1) mit einem Rückschlussbereich mit in einer inneren Statorzahnreihe (33) und einer dazu konzentrischen äußeren Statorzahnreihe (32) angeordneten hervorstehenden Statorzähnen (31), wobei die Statorzähne (31) so ausgebildet sind, dass die Statorpole mindestens einer der Statorzahnreihen (32, 33) ungleichmäßig voneinander beabstandet sind. Stator unit ( 3 ) for a transverse flux machine ( 1 ) with a return region in an inner row of stator teeth ( 33 ) and a concentric outer Statorzahnreihe ( 32 ) arranged protruding stator teeth ( 31 ), wherein the stator teeth ( 31 ) are formed so that the stator poles of at least one of the Statorzahnreihen ( 32 . 33 ) are unevenly spaced from each other.

Statoreinheit (3) nach Anspruch 1, wobei die Breiten von mindestens zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen (31) in der inneren, der äußeren oder in beiden Statorzahnreihen (32, 33) variieren.Stator unit ( 3 ) according to claim 1, wherein the widths of at least two circumferentially adjacent stator teeth ( 31 ) in the inner, the outer or in both Statorzahnreihen ( 32 . 33 ) vary.

Statoreinheit (3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abstände zwischen mindestens zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen (31) in der inneren, der äußeren oder in beiden Statorzahnreihen (32, 33) variieren.Stator unit ( 3 ) according to claim 1 or 2, wherein the distances between at least two circumferentially adjacent stator teeth ( 31 ) in the inner, the outer or in both Statorzahnreihen ( 32 . 33 ) vary.

Statoreinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Querschnittsgeometrien von benachbarten Statorzähnen (31) in der inneren, der äußeren oder in beiden Statorzahnreihen (32, 33) variiert sind.Stator unit ( 3 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the cross-sectional geometries of adjacent stator teeth ( 31 ) in the inner, the outer or in both Statorzahnreihen ( 32 . 33 ) are varied.

Scheibenrotor (2) für eine Transversalflussmaschine (1) mit einer Rotorscheibe, in der tangential polarisierte Permanentmagnete (4) angeordnet sind, wobei jeweils gleichartige Magnetpole gegeneinander gerichtet sind, wobei die Rotorscheibe Rotorpole ausbildet, die ungleichmäßig voneinander beabstandet sind. Disc rotor ( 2 ) for a transverse flux machine ( 1 ) with a rotor disk in which tangentially polarized permanent magnets ( 4 ) are arranged, each with the same magnetic poles are directed against each other, wherein the rotor disc rotor poles forms, which are unevenly spaced from each other.

Scheibenrotor (2) nach Anspruch 5, wobei die tangentiale Länge von zwei benachbarten Permanentmagneten (4) variiert. Disc rotor ( 2 ) according to claim 5, wherein the tangential length of two adjacent permanent magnets ( 4 ) varies.

Scheibenrotor (2) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Abstände zwischen den Polen von jeweils zwei zueinander benachbarten Permanentmagneten (4) variieren. Disc rotor ( 2 ) according to claim 5 or 6, wherein the distances between the poles of each two mutually adjacent permanent magnets ( 4 ) vary.

Scheibenrotor (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei in einem oder mehreren der Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Permanentmagneten (4) Flussleitelemente so angeordnet sind, dass sich unterschiedliche Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Rotorpolen ergeben.Disc rotor ( 2 ) according to one of claims 5 to 7, wherein in one or more of the distances between each two adjacent permanent magnets ( 4 ) Flux guide elements are arranged so that different distances between each two adjacent rotor poles result.

Transversalflussmaschine (1) mit einer oder zwei Statoreinheiten (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und einem Scheibenrotor (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Statorzahnreihen (32, 33) koaxial zu dem Scheibenrotor (2) angeordnet sind.Transverse flux machine ( 1 ) with one or two stator units ( 3 ) according to one of claims 1 to 4 and a disc rotor ( 2 ) according to one of claims 5 to 8, wherein the stator tooth rows ( 32 . 33 ) coaxial with the disc rotor ( 2 ) are arranged.